顆粒狀物質檢測傳感器的製作方法

2023-08-05 21:50:36 1

本發明涉及能夠提高檢測靈敏度的顆粒狀物質檢測傳感器。

背景技術：

在內燃機的排氣管上設置有捕集排氣中包含的顆粒狀物質(particulatematter：pm)的排氣淨化裝置。該排氣淨化裝置具備具有檢測排氣中包含的顆粒狀物質的量的顆粒狀物質檢測傳感器的顆粒狀物質檢測裝置，基於通過該顆粒狀物質檢測裝置得到的信息，進行排氣淨化裝置的故障探測。

作為排氣淨化裝置中使用的顆粒狀物質檢測傳感器，例如有專利文獻1示出的傳感器。在專利文獻1的顆粒狀物質檢測傳感器，將電極層與絕緣層交替地層疊且使電極層的端面露出，從而形成相互平行配設的多個檢測電極。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-78130號

技術實現要素：

發明所要解決的課題

然而在專利文獻1的顆粒狀物質檢測傳感器中存在以下的課題。

專利文獻1的顆粒狀物質檢測傳感器的多個檢測電極相互平行地以等間隔配設。因此，在為了使顆粒狀物質聚集於檢測電極而施加電壓時，在檢測電極間形成均勻的電場。因此，顆粒狀物質在產生電場的範圍內被隨機捕集到顆粒狀物質檢測傳感器上，因此顆粒狀物質堆積、附著在檢測電極間，在檢測電極間形成由顆粒狀物質形成的導通路徑為止需要花費時間，所以存在檢測靈敏度降低的課題。

本發明鑑於相關背景而做成，意在提供能夠提高顆粒狀物質的檢測靈敏度的顆粒狀物質檢測傳感器。

解決課題的手段

本發明的一方式為顆粒狀物質檢測傳感器，其特徵在於，具備供從內燃機排出的排氣中所含的顆粒狀物質的一部分堆積的被堆積部、以及由配置該被堆積部的第1電極及與該第1電極離開而配置的第2電極構成的一對檢測電極，在所述第1電極及所述第2電極中的至少一方形成有朝向另一方突出的突出部，所述第1電極與所述第2電極之間的距離形成為在所述突出部中局部地變短。

發明效果

在上述顆粒狀物質檢測傳感器中，在所述一對檢測電極設有所述突出部。由此，能夠提高所述顆粒狀物質檢測傳感器的檢測靈敏度。即，通過設置所述突出部，所述第1電極與所述第2電極之間的距離在所述突出部中局部地變短。因此，在形成有所述突出部的部位中，所述第1電極與所述第2電極之間的等電位線變密，與所述突出部以外的部位相比形成更強的電場。所以，顆粒狀物質被優先聚集至所述突出部。此外，在附著並堆積在所述突出部的所述顆粒狀物質具有導電性的情況下，由於所述突出部與所述顆粒狀物質成為等電位，因此顆粒狀物質起到所述突出部的作用，變得更容易聚集顆粒狀物質。由此，選擇性地使顆粒狀物質附著在所述突出部，並快速地使顆粒狀物質附著在所述第1電極與所述第2電極之間，能夠通過顆粒狀物質使所述第1電極與所述第2電極之間導通。因此，能夠提高所述顆粒狀物質檢測傳感器的檢測靈敏度。

如以上所述，根據本發明，可提供能夠提高顆粒狀物質的檢測靈敏度的顆粒狀物質檢測傳感器。

附圖說明

圖1為實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器的說明圖。

圖2為表示實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器的構造的說明圖。

圖3為在實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器中，(a)為在顆粒狀物質檢測傳感器內形成的等電位線的說明圖，(b)為顆粒狀物質附著、堆積後的顆粒狀物質檢測傳感器的說明圖。

圖4為實施例2的顆粒狀物質檢測傳感器的說明圖。

圖5為實施例3的顆粒狀物質檢測傳感器的說明圖。

圖6為實施例4的顆粒狀物質檢測傳感器的說明圖。

具體實施方式

在本發明的顆粒狀物質檢測傳感器中，優選在第1電極及第2電極雙方形成有突出部，第1電極的突出部與第2電極的突出部被配設成相互對置。在該情況下，能夠在突出部對置的部位形成更強的電場。因此，在突出部對置的部位，能夠聚集更多的顆粒狀物質，所以能夠提高顆粒狀物質檢測傳感器的檢測靈敏度。

此外，優選的是，第1電極及第2電極中的至少一方具有多個突出部。在該情況下，在形成有各突出部的部位，通過分別聚集顆粒狀物質，能夠更穩定地收集顆粒狀物質。因此，能夠進一步提高顆粒狀物質檢測傳感器的檢測靈敏度。

此外，優選的是，所述顆粒狀物質檢測傳感器將多個檢測電極與具有電絕緣性的多個絕緣部件交替地層疊而形成，在對形成有突出部的檢測電極進行夾持的一對絕緣部件中的一方，形成有朝向另一方的絕緣部件突出的絕緣凸部，在一對絕緣部件的另一方，在與絕緣凸部對置的位置形成有絕緣凹部。在該情況下，具有能夠在檢測電極容易地形成突出部的效果。

此外，優選的是，將多個檢測電極與絕緣部件交替地層疊配置，並將它們接合，來製造顆粒狀物質檢測傳感器時，在以絕緣凸部與絕緣凹部對置的方式配置的一對絕緣部件之間，將檢測電極層疊的狀態下，將一對絕緣部件彼此在層疊方向上進行壓焊，從而使被夾持在一對絕緣部件之間的檢測電極以沿著絕緣凸部及絕緣凹部的方式變形，形成突出部。在該情況下，能夠通過一對絕緣部件容易地在檢測電極形成突出部，能夠容易地製造顆粒狀物質的檢測靈敏度優良的顆粒狀物質檢測傳感器。

實施例

(實施例1)參照圖1～圖3來說明實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器1。如圖1所示，實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器1具備供從內燃機排出的排氣中包含的顆粒狀物質p的一部分堆積的被堆積部10、以及由配置在被堆積部10的第1電極11和與第1電極11分離配置的第2電極12構成的一對檢測電極11、12。在第1電極11形成有朝向第2電極12突出的突出部111，第1電極11與第2電極12之間的距離形成為在突出部111中局部縮短。

以下，對於實施例1所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1進行更詳細地說明。本例的顆粒狀物質檢測傳感器1用於對從搭載於汽車的內燃機通過排氣管而排出的排氣中所含的顆粒狀物質p進行檢測。基於通過顆粒狀物質檢測傳感器1得到的信息，進行排氣淨化裝置的故障檢測。顆粒狀物質檢測傳感器1被配設為朝向排氣管的內側突出，將顆粒狀物質檢測傳感器1的軸向上的配置在排氣管的內側的端部側設為前端側，將其相反側設為基端側。

如圖1及圖2所示，顆粒狀物質檢測傳感器1具備供排氣中的顆粒狀物質p堆積的被堆積部10、以及相互分離而配置在被堆積部10的多個檢測電極11、12。顆粒狀物質檢測傳感器1通過將由絕緣性材料構成的9個絕緣部件21、22與配置在絕緣部件21、22之間的8個檢測電極11、12交替地層疊從而形成為棒狀。在將絕緣部件21、22與檢測電極11、12層疊而形成的顆粒狀物質檢測傳感器1的前端，形成有檢測電極11、12的端部露出的被堆積部10。

8個檢測電極11、12由銅合金形成，作為正極的第1電極11與作為負極的第2電極12交替地配置。各第1電極11分別具備朝向相鄰配設的第2電極12突出的突出部111。在本例中，從顆粒狀物質檢測傳感器1的前端側觀察時，第1電極11的突出部111呈山形、三角形，或呈大致山形、大致三角形，第1電極11呈多個突出部111連續形成的波紋形狀。

第2電極12呈平坦的平板狀。此外，在第1電極11及第2電極12形成有向基端側延伸的引出電極部112、122。此外，第1電極11的突出部111與第2電極12之間的最短距離為10μm。

絕緣部件21、22通過將氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹等的陶瓷材料形成為平板狀而成。在本例中，一對絕緣部件21、22具有與第1電極11對應的形狀。在夾持第1電極11的一對絕緣部件21、22中的絕緣部件21中，在與第1電極11對置的對置面上形成有朝向絕緣部件22突出的多個絕緣凸部211。此外，在絕緣部件22中，在與第1電極11對置的對置面上、且與絕緣部件21的多個絕緣凸部211對置的位置形成有絕緣凹部221。

在該一對絕緣部件21、22之間配置薄板狀的第1電極11，且將一對絕緣部件21、22在層疊方向上進行壓焊。由此，第1電極11以沿著一對絕緣部件21、22中的絕緣凸部211及絕緣凹部221的方式變形，在第1電極11形成突出部111。

如圖3(b)所示，通過在被堆積部10堆積的顆粒狀物質p，在被堆積部10露出的第1電極11與第2電極12導通，由此第1電極11與第2電極12之間的電阻值降低。伴隨檢測電極11、12間的電阻值的變化，流過檢測電極11、12間的作為電氣信號的電流量發生變化。由此，從顆粒狀物質檢測傳感器1輸出的電流値發生變化。也就是說，從顆粒狀物質檢測傳感器1輸出的電流値根據被堆積部10中的顆粒狀物質p的堆積量而變化，具有與顆粒狀物質p的堆積量有關的信息。通過使用該電流値能夠檢測被堆積部10中的顆粒狀物質p的堆積量。在本例中，在顆粒量檢測機構中檢測出的電流被向具備並聯電阻的控制單元輸出，控制單元輸出用電流値與並聯電阻積算出的電壓。該電壓成為顆粒狀物質檢測傳感器1的輸出。

接下來，對具有上述構成的實施例1所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1的作用效果進行說明。在實施例1所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1中，在一對第1電極11設置突出部111。由此，能夠提高顆粒狀物質檢測傳感器1的檢測靈敏度。即，如圖3(a)所示，通過設置突出部111，第1電極11與第2電極12之間的距離在突出部111中局部變短。因此，在形成有突出部111的部位中，第1電極11與第2電極12之間的等電位線l變密，與突出部111以外的部位相比形成更強的電場。因此，如圖3(b)所示，顆粒狀物質p優先地聚集並附著於突出部111。此外，在突出部111附著的顆粒狀物質p具有導電性的情況下，由於突出部111與附著在突出部111的顆粒狀物質p成為等電位，因此附著在突出部111的顆粒狀物質p起到突出部111的作用，變得更容易聚集顆粒狀物質p。由此，能夠選擇性地使顆粒狀物質p附著於突出部111，能夠快速地通過顆粒狀物質p使第1電極11與第2電極12之間導通。所以，能夠提高顆粒狀物質檢測傳感器1的檢測靈敏度。

此外，第1電極11具有多個突出部111。因此，在形成有各突出部111的部位分別聚集並堆積顆粒狀物質p，從而能夠更穩定地收集顆粒狀物質p。所以，能夠進一步提高顆粒狀物質檢測傳感器1的檢測靈敏度。

此外，第1電極11與第2電極12的最短距離處於1μm以上50μm以下的範圍內。為此，能夠在確保顆粒狀物質檢測傳感器1的生產性的同時提高顆粒狀物質檢測傳感器1的檢測靈敏度。特別是，如本例所示那樣，將第1電極11、第2電極12及絕緣部件21、22層疊而成的層疊式的顆粒狀物質檢測傳感器1中，優選第1電極11與第2電極12的最短距離為1μm以上且儘可能使該距離較小。第1電極11與第2電極12的最短距離越小，越能夠快速地使第1電極11與第2電極12導通，能夠進一步提高顆粒狀物質檢測傳感器1的檢測靈敏度。

此外，顆粒狀物質檢測傳感器1使多個檢測電極11、12與具有電絕緣性的多個絕緣部件21、22交替地層疊而形成，在夾持形成有突出部111的第1電極11的絕緣部件21中，形成有朝向絕緣部件22突出的絕緣凸部211，在一對絕緣部件22中，在與絕緣凸部211對置的位置形成有絕緣凹部221。因此，能夠容易地在第1電極11形成突出部111。

此外，將多個檢測電極11、12與絕緣部件21、22交替地地層疊配置，並將它們接合，從而在製造顆粒狀物質檢測傳感器1時，在以絕緣凸部211與絕緣凹部221對置的方式進行配置的一對絕緣部件21、22之間，層疊了第1電極11的狀態下，將一對絕緣部件21、22彼此在層疊方向上進行壓焊，由此使被夾持在一對絕緣部件21、22之間的第1電極11沿著絕緣凸部211及絕緣凹部221而變形，形成突出部111。因此，能夠通過一對絕緣部件21、22容易地在第1電極11形成突出部111，能夠容易地製造顆粒狀物質p的檢測靈敏度優良的顆粒狀物質檢測傳感器1。

如以上所述，根據本例，可提供能夠提高顆粒狀物質p的檢測靈敏度的顆粒狀物質檢測傳感器1。

(實施例2)接著，參照圖4說明實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1。如圖4所示，實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1將實施例1的顆粒狀物質檢測傳感器1的構造的一部分變更而成。在實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1中，在第1電極11及第2電極12雙方形成有突出部111、121。第1電極11具有與實施例1相同的結構。第2電極12形成為，在被堆積部10中相對於與顆粒狀物質檢測傳感器1的層疊方向正交的直線與第1電極11線對稱。因此，第1電極11的突出部111與第2電極12的突出部121相互對置。

此外，在夾持第2電極12的一對絕緣部件21、22中的、與第2電極12的對置面上，在與第2電極12的突出部121對應的位置形成有絕緣凸部211及絕緣凹部221。其他的結構與實施例1所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1相同。另外，對於在本例或本例有關的圖面中所使用的符號中的、與實施例1中使用的符號相同的符號，只要未特別示出，則表示與實施例1相同的構成要素等。

在實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1中，在第1電極11及第2電極12雙方形成突出部111、121，並被配設為第1電極11的突出部111與第2電極12的突出部121相互對置。因此，能夠通過突出部111、121對置的部位形成較強的電場。所以，能夠在突出部111、121對置的部位聚集並堆積更多的顆粒狀物質p，能夠提高顆粒狀物質檢測傳感器1中的檢測靈敏度。此外，在本例中也能夠獲得與實施例1同樣的作用效果。

(實施例3)接著，參照圖5對實施例3所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1進行說明。如圖5所示，實施例3所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1將實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1中的用於聚集並堆積顆粒狀物質p的突出部111、121的結構的一部進行變更而成。圖5所示的實施例3涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1在第1電極11及第2電極12雙方形成呈梯形、或大致梯形形狀的多個突出部111-1、121-1。其他的結構與實施例2所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1相同。另外，對於在本例或本例有關的圖面中使用的符號中的、與實施例2中使用的符號相同的符號，只要未特示出，則表示與實施例2相同的構成要素等。

(實施例4)接著，參照圖6對實施例4所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1進行說明。如圖6所示，本例示出與實施例1～實施例3的構成不同的顆粒狀物質檢測傳感器1的例子。顆粒狀物質檢測傳感器100具備供排氣中的顆粒狀物質p堆積的被堆積部10，以及相互離開而配置在被堆積部10的一對檢測電極13、14。被堆積部10呈大致長方形的板狀，並由絕緣性材料形成。一對檢測電極13、14由導電性材料形成，在被堆積部10的表面由圖樣印刷等形成為平膜狀。一對檢測電極13、14由第1電極13及第2電極14形成，並分別具有與被堆積部10中的長度方向平行地形成的電極基部131、141、以及從電極基部131、141與長度方向正交並延伸設置的多個梳齒部132、142。第1電極13及第2電極14以電極基部131、141相互面對的方式配置，且以在第1電極13中的梳齒部132、142之間插入第2電極14中的梳齒部132、142的方式配置。

在各梳齒部132、142分別形成有多個突出部133、143。突出部133、143呈山形、三角形，或大致山形、大致三角形，多個突出部133、143連續地被形成，從而形成波紋形狀的梳齒部132、142。另外，在本例的顆粒狀物質檢測傳感器100中，第1電極13與第2電極14的最短距離設為50μm。

在本例中，能夠獲得更簡潔的構造的顆粒狀物質檢測傳感器100。此外，在本例所示的在被堆積部10的表面將檢測電極13、14形成為平膜狀的表面印刷式的顆粒狀物質檢測傳感器100中，優選第1電極13與第2電極14的最短距離為50μm以上且儘可能地小。在該情況下，能夠確保第1電極13與第2電極14的生產性，且能夠使兩者之間的距離減小，能夠進一步提高顆粒狀物質檢測傳感器100的檢測靈敏度。此外，實施例4所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器100也能夠獲得與實施例1所涉及的顆粒狀物質檢測傳感器1相同的作用效果。

符號說明

1、100顆粒狀物質檢測傳感器，10被堆積部，11、12、13、14檢測電極，11、13第1電極，12、14第2電極，111、121、111-1、121-1、133、143突出部。